聚乳酸-納米云母復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚乳酸是以乳酸為原料聚合而成的聚合物，它的原料來源廣泛且可以再生，其制品可以生物降解并最終完全分解為水和二氧化碳，實(shí)現(xiàn)在自然界中的循環(huán)，因此是理想的綠色高分子材料，但是也存在力學(xué)性能較差，結(jié)晶性不好，熱穩(wěn)定性不高等缺點(diǎn)，使用片狀的天然無機(jī)硅酸鹽類的填料如蒙脫土、高嶺土、云母等有望改善聚乳酸的上述缺陷。本文以自行制備的納米云母為填料，制備了聚乳酸/納米云母復(fù)合材料。用毛細(xì)管流變儀、Haul-off牽伸設(shè)備測(cè)試研究了納米云母對(duì)聚乳酸/復(fù)合材

2、料的流變性、可紡性，用熱臺(tái)偏光顯微鏡、差示掃描量熱儀、熱重分析儀等儀器測(cè)試分析了該復(fù)合材料的結(jié)晶性以及熱穩(wěn)定性，并建立了片狀云母顆粒填充聚乳酸復(fù)合材料的單胞導(dǎo)熱模型，使用有限元軟件分析了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性。得到了如下結(jié)論:
　　1.納米云母顆粒對(duì)聚乳酸熔體的流動(dòng)有阻礙作用，但并不改變其流動(dòng)類型，共混熔體仍然屬于切利變稀流體。在剪切速率低于3000s-1的范圍內(nèi)，不同組分的聚乳酸/云母共混熔體的非牛頓指數(shù)n都隨剪切速率的提高而快速下降

3、，當(dāng)剪切速率提高到3000s-1以上后，云母含量更高的共混體系的n值降低更為緩慢并且很快達(dá)到到一個(gè)平臺(tái)，當(dāng)云母含量為4wt％的時(shí)候，其非牛頓指數(shù)超過了純聚乳酸熔體。聚乳酸/納米云母共混熔體的表觀粘度均隨溫度的上升而下降。粘流活化能分析可知，聚乳酸/云母共混熔體的粘流活化能高于純聚乳酸，且隨剪切速率的提高而降低。隨著云母含量的提高，共混熔體的可紡性降低，所制得的相應(yīng)的初生纖維光澤度下降。
　　2.純聚乳酸本身的結(jié)晶性能較差，納米云母

4、對(duì)聚乳酸有較好的異相成核作用，可改善聚乳酸的結(jié)晶性能。納米云母對(duì)聚乳酸結(jié)晶性的提高的作用有一定的限度，當(dāng)云母含量為4wt％時(shí)，結(jié)晶度達(dá)到最大。聚乳酸/納米云母復(fù)合材料的DSC曲線的熔融雙峰現(xiàn)象隨云母含量的提高而愈加明顯。非等溫結(jié)晶研究表明，隨著降溫速率的提高，PLA/Mica復(fù)合材料的半結(jié)晶時(shí)間t1/2減小，結(jié)晶峰位置向低溫方向移動(dòng)。用Ozawa方法和莫志深法處理PLA/Mica復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶過程可以得出較好的結(jié)果。熱重分析表明，

5、隨著納米云母含量的增加，聚乳酸/納米云母復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性有所下降，復(fù)合材料體系的熱分解溫度和最快分解溫度逐漸降低，但降低幅度有限。
　　3.基于最小熱阻力法和比等效導(dǎo)熱系數(shù)法推導(dǎo)了片狀填料填充聚合物基復(fù)合材料的導(dǎo)熱模型并推導(dǎo)出了相應(yīng)的等效導(dǎo)熱系數(shù)公式，可適用于描述較低體積分?jǐn)?shù)下片狀顆粒填充聚合物復(fù)合材料的傳熱過程。使用有限元軟件Ansys建立了云母填充聚乳酸復(fù)合材料單元的三維導(dǎo)熱模型，結(jié)果表明，云母填充聚乳酸復(fù)合材料的導(dǎo)熱性可認(rèn)